Attraverso i secoli in cui l’elettricità è rimasta un mistero naturale, e in seguito una novità alla moda, si è rivelata solo nella forma che definiremmo oggi corrente continua (DC), cioè con elettroni che si muovono in una sola direzione. Le prime batterie ingombranti (chiamate pile voltaiche) e curiosità meccaniche che hanno accumulato carica statica (come i vasi di Leyden) forniscono elettroni che scorrono in una direzione. Anche i famosi esperimenti di Benjamin Franklin utilizzavano un fulmine a corrente continua.
Non c’è certamente nulla di inferiore in una corrente continua, a meno che non si stia cercando di risolvere problemi pratici di ingegneria relativi alla generazione di energia e alla distribuzione su grandi distanze. Alcuni visionari, Tesla primo tra loro, comprendevano sia che la nuova scienza dell’elettricità doveva essere, letteralmente, trasformata e che i mezzi già esistevano in teoriacosì come in alcuni dispositivi sibilanti di solito trovati nei laboratori di fisica di quell’epoca. La soluzione si trovava in correnti alternate (AC).
Che cos’è la corrente alternata?
Una sorgente AC produce correnti che scorrono in una direzione e poi nell’altra, ciclando continuamente attraverso i valori di picco in entrambe le direzioni, cioè prima positivo, poi negativo e così via. I vantaggi-che si rivelano a dir poco rivoluzionari-non sono immediatamente evidenti; derivano principalmente da quella proprietà magnetica delle correnti, l’induzione.
Le correnti dirette non causano molta azione induttiva. Quando un interruttore viene lanciato e la corrente scorre prima in un circuito CC, si accumula un campo magnetico. Il campo può indurre una corrente a fluire in qualsiasi filo vicino, ma solo brevemente, solo durante i pochi istanti necessari per la corrente per muoversi. Infatti, Michael Faraday fu portato alle sue scoperte nell’induzione notando per primo le correnti momentanee indotte da una sorgente DC che aveva acceso. Una volta che il campo è costruito, l’induzione si ferma; le linee di forza del campo sono stazionarie e non trasportano più un cambiamento di energia attraverso lo spazio e tagliano i fili vicini.
Con una corrente alternata lo stato magnetico delle cose non è mai stabile. Ogni volta che la direzione della corrente inverte, così deve l’orientamento del polo del suo campo magnetico associato. L’intero campo crolla e si ricostruisce nella direzione magneticamente opposta. Se la corrente si alterna continuamente, il campo non è mai statico. Le correnti alternate, in un certo senso, copiano i loro cambiamenti di energia nei circuiti vicini, rendendo l’energia disponibile lì. Anche se tutto molto intelligente, può sembrare che questo non è un trucco vincente; perché non basta collegare i due circuiti con un pezzo di filo? Perché complicare le cose con l’induzione?
Trasformare AC
Non è solo una questione di ottenere energia a un circuito vicino; l’induzione può essere fatta per cambiare la forma in cui viene erogata la potenza, può essere trasformata, in senso elettrico. Manipolando il modo in cui i campi sono concentrati-di solito facendo bobine del conduttore-cambierà le proprietà delle correnti e delle tensioni che una sorgente (la primaria) induce in un altro insieme di bobine vicine (la secondaria). Ad esempio, la potenza presente nel primario come una grande corrente a bassa tensione può essere trasformata in bassa corrente ad alta tensione nel secondario.
AC Vantaggi
In generale, gli ingegneri preferirebbero di gran lunga inviare alimentazione su lunghe linee ad una tensione molto alta, con corrente relativamente inferiore, ma consegnarlo alla maggior parte degli utenti a una tensione più sicura e più bassa. I trasformatori lo rendono possibile. Anche la resistenza nei circuiti CA funziona in modo diverso, in modo che con un buon design, le perdite nelle linee elettriche siano notevolmente inferiori rispetto alle linee CC. (Le prime centrali DC potevano servire solo un’area nel raggio di poche miglia.)
Le stesse idee AC di base, un trasferimento magnetico e la trasformazione di potenza, può anche rendere altamente efficiente, motori affidabili. Un vantaggio evidente, anche se ci sono molti, è la parte di filatura, il rotore, non deve essere collegato fisicamente a qualsiasi contatti elettrici; campi sempre mutevoli nello statore (parte stazionaria) trasmettono la potenza. Né i dispositivi AC sono limitati a una singola sorgente AC; diversi possono essere forniti contemporaneamente in una disposizione polifase.
